统一视频服务平台在学校建筑中的应用

陈允强

(华东建筑设计研究总院，上海 200002)

0 引言

数字化与信息化技术正在改变人类所赖以生存的社会环境，并因此使人类的生活和工作环境具备了更多的信息化特征，也带来了人类生活和工作方式的巨大变化。随着校园信息化建设的不断推进，信息服务与统一视频技术在学校教学、教育与管理中的作用越来越大。当前，为了能使校园以信息服务为中心，实现“按需定制、随需应变”的灵活模式，迫切需要在SOA框架范围内统一技术支持标准，强调流程和服务的整合，进行资源共享、数据挖掘和决策支持，深化多维交叉式一体化服务，建立数字化教育统一视频服务平台系统，为校园的教学、学习生活提供便利。

数字化教育统一视频服务平台系统的建设以打造统一、高效、智能的管理服务平台和信息服务平台为方向，在数字校园的建设与发展的基础上，将全面提升校园信息化应用与服务水平。①能够实现为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务;②将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用服务领域，能够实现互联和协作;③通过智能感知环境和综合信息服务平台，能够实现为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。

本文简要介绍统一视频服务平台的技术原理及应用领域。

1 统一视频服务平台的技术

1.1 统一视频服务平台的概念

统一视频服务平台，即在一个网络平台上将任何所需的视频服务，如高清视频会议、视频监控、应急指挥、数字广播电视、延时电视、现场直播、VOD点播、电视邮件、个性录制(PVR)、内网频道、智能化视频播控、远程信息发布等，全部整合在一个系统平台，通过电视或电脑实现高清品质的视频播放。

1.2 统一视频服务平台的应用

统一视频服务平台可以广泛应用于以下行业项目:

(1)机场、地铁、轨道交通、铁路系统等大型基础建设项目。

(2)集团总部、油田、厂矿等。

(3)博物馆、科技馆、体育馆等公共场馆项目。

(4)政府/城市项目、应急指挥、安全监控、国家部委/机构、军队、电力行业、石油石化等。

(5)医院、大型医疗机构。

(6)学校教育系统、科学科研机构、连锁教育机构、职业培训中心等。

在学校的智能化系统中，统一视频服务平台技术已逐渐开始应用，以下将着重介绍统一视频服务平台在学校建筑中的应用——数字化教育统一视频服务平台系统。

2 数字化教育统一视频服务平台系统

2.1 系统概述

数字化教育统一视频服务平台建设方案基于视联网、互联网、移动互联网等多项信息技术构建，利用现有网络和信息技术，整合资源，可构建先进、高效、实用的高等教育信息基础设施，开发整合各类优质教育教学资源，建立学校教育资源建设共享机制，推进学校视频全功能(监控、直播录播、远程会议、数字电视、自办频道、精品课堂、远程教育、信息发布、应急指挥等)信息化的建设，从而提升区域内教师教学技术应用能力，并推进信息技术在教育领域的普遍应用。

2.2 系统的设计理念

为应对信息化教育的不断发展需要，应用数字化教育统一视频服务平台集中组网，在中心机房设立核心服务器与核心交换机组建网络核心层，可以统一、高效地运行数字化教育统一视频服务平台提供的多种终端业务服务，实现各种实时或非实时的信息化教学应用。

数字化教育统一视频服务平台采用“分散控制，集中管理”的架构，可实现智能化、统一化的权限管理，通过平台控制中心的授权，校长办公室可以实现全网络平台的功能调用与管理。数字化教育统一视频服务平台还支持多级、多区域、分权限管理和控制，任意数字化教育统一视频服务平台的信息终端点位也可以授权成为分级控制点，可以在学校的每个需求部门设置分控中心，对区域内平台进行全功能管理，通过高端授权，可以实现全网的平台全功能管理。

2.3 系统的功能实现

(1)智能化的设备监控与管理。数字化教育统一视频服务平台以互联网技术为支撑，让每一个运转的设备成为感知器，把感知到的各项运行数据、视频、故障情况等采集下来，并传送给监控管理终端，从而实现如应急指挥、智能楼宇、智能绿化等功能。

(2)灵活的数据统计与辅助决策。学校管理部门经常有数据、视频查询的需求，这些需求是随机的、多变的、不可预见的，校园各应用系统中积累了大量统计数据与视频。数字化教育统一视频服务平台可以在这些数据与视频的基础上构建数据模型与视频模型，进而通过智能数据、视频分析的手段，获取所需的信息，辅助领导决策。

(3)信息服务无盲区。在灵活、敏捷、开放、扁平化的网络环境下，数字化教育统一视频服务平台可以为校园的老师和学生提供高可靠、高稳定、高性能的网络服务。园区内的每一个角落，包括办公室、课堂、宿舍、餐厅等都可随时随地访问互联网络，使用各种信息服务。

(4)信息推送与主动服务。传统信息化是“人找信息”，IT设备“被动服务”;相比之下，数字化教育统一视频服务平台能够提供“信息找人”的“按需服务”，利用现代化的技术实现个性化信息(含视频)的主动推送。

(5)个性化访问服务。数字化教育统一视频服务平台是以校园为中心组织信息与服务的，可以从内容、方式、界面等范畴提供“按需定制”的个性化访问服务。

(6)丰富的访问渠道与手段。除了支持传统的电脑访问网络以外，数字化教育统一视频服务平台实现了让手机、PAD、电视等多种终端都可以访问互联网，访问信息门户，获取所需信息，建立联系网络。

2.4 系统组成

数字化教育统一视频服务平台系统由终端子系统、传输子系统、控制管理子系统这3个子系统组成。

2.4.1 终端子系统

终端子系统由摄像机、拾音器、显示屏、电视、音响等视音频采集设备，以及各编解码终端组成。终端子系统主要完成对视音频等数据的采集、处理、播放等操作。其中，先完成对视频、音频、数据、信令等各种数字信号的采集，并对各数字信号分别进行处理，组合成一路复合数字码流，再将数字码流转变为与网络接口兼容的且符合传输网络所规定的信道帧结构的信号格式，最后通过信道传输至指定地址。同时，终端子系统还需要接收远端其他终端设备所传送过来的数据，进行解码并在本地的输出设备上进行输出显示。

2.4.2 传输子系统

传输子系统由交换机、6类线或光缆、视音频传输线等组成，负责对视音频信号、控制信号的传输工作。

由于视频传输所占用的带宽远大于音频和数据传输对网络带宽的消耗，所以传输子系统主要使用光缆、电缆等有线数字信道进行信号传输，并需采用合理的编码格式对视频信号进行编码，以满足全高清视频的传输和低延时的传输效果。另外，传输子系统也可以使用无线传输方式，并支持利用现有3G网络进行传输。

2.4.3 控制管理子系统

控制管理子系统是数字化教育统一视频服务平台系统的核心子系统，由统一视频服务器(含MCU模块)、录播子系统、系统软件及各种功能服务软件等组成，是实现对视频信息的控制、调度、管理、查询等功能的子系统。

统一视频服务与管理平台是整个系统的核心部分，能够将多种数据、高品质语音、高品质视频、多媒体、通信和管理等功能集中在一个平台上统一管理。

2.5 系统架构

数字化教育统一视频服务平台系统根据学校的需求，实现为基础信息服务项目的视频服务系统和中央控制中心两大应用系统实现多种输入、统一输出、统一管理和调度的目标，如图1所示。

图1 系统架构

通过数字化教育统一视频服务平台，可以在一个平台上智能化地实现多个平台子系统的不同功能和服务。这些功能服务包括数字电视、延时电视、学校自办频道、现场直播、多媒体互动、无人值守可视终端、高清视频的智能化节目播控和导览、信息发布、高清视频通信和会议、智能化人流量统计和监控视频分析、与其他学校平台联网等，并且也可通过广电的数字电视网络，使学校通过电视屏幕与其他分校实现高品质的教学互动服务。伴随校园信息化的日趋成熟，数字化教育统一视频服务平台系统将成为现代化教学重要的配套设施之一。下面具体介绍系统几个典型的功能服务。

3 数字化教育统一视频服务平台系统的典型功能服务

3.1 精品课堂

精品课堂是具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流教材、一流教学管理等特点的示范性课堂，精品课堂建设是学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分。数字化教育统一视频服务平台系统专门用于视频会议、视频教学、远程教学、直播、录播等，而面向整个学校的精品课堂教室智能化直播、录播点位都可以纳入数字化教育统一视频服务平台下。数字化教育统一视频服务平台实现整个学校的精品课堂统一化的智能化平台管理，可以采用分级方式的系统管理权限，以保证系统运行的安全稳定，如图2所示。

精品课堂主要集成现场直播与智能化录播这两方面的功能。

图2 统一视频精品课堂功能模块

3.1.1 现场直播

数字化教育统一视频服务平台下的任意一个智能化教学终端均可发起教学直播，将本教室正在进行的公开课、重要会议及活动的视音频同步发送到任意一个或几个终端，达到资源共享的目的，不同区域的所有具备权限的教学终端屏幕都可以收看教学直播。当然，在紧急情况下也可随时终止当前播放的视频，插播重大新闻、重要会议或通知等，既能保证老师与学生的实时教学，也兼顾学校行政的实时教务指令。另外，为了满足远距离实时教学互动或校园之间的教学交流，可以通过数字电视网络、3G网络、卫星或者电话专线将任意远程地点的视频实时地传输到教室内，进行远程的现场直播。

3.1.2 智能化录播

智能化教学的录播功能针对现今教育信息化、精品课程建设任务的需求，可真实再现课堂教学的全过程，平台下所有终端均可实现录播功能以实现教学资源的储备。通过同步录制视频、音频，可将老师的图像、学生的图像、教室声音和所讲解的课件、讲稿等内容同步录制到一个文件中。日后在平台下任意终端处均可随时点播之前录制的教学视频，教学内容可以在多个教室屏幕上同步播放、实时暂停、倒转或快进，也可加载字幕，从而达到精品课程精讲分析的教学效果。

3.2 电子考场

近年来，考试中考生的违纪舞弊行为越来越多，方法上也已不仅仅局限于交头接耳、抄袭等简单手段，仅靠单一的监考老师往往难以应付。数字化教育统一视频服务平台具备专业监控解决方案，能够整合对网络视频服务器、网络摄像机、模拟摄像机、工控式硬盘录像机、嵌入式硬盘录像机、中央存储等相关监控设备的集中管理，如图3所示。

电子考场将现代化的监控设备系统应用到考试过程中，建立以校园网络为基础的数字化、网络化的监控系统，可以解决监考面积过大、监考点数过多的难点，能够更好地维护考场纪律和考生的自身权益。管理人员进行远程监控时，如发现考场违纪行为，可通过电脑或其他方式向监控中心主系统提交报警信息，系统接收到报警信号后，可自动通过警告画面、警铃、文字、语音警告等方式进行提示。

电子考场的监控系统与普通安防有诸多共通之处，但也有很多特点。

图3 统一视频智能化监控模块

(1)具备监控视频分析及联动报警功能，针对学生的作弊行为，能够实时接收报警信息。

(2)具备电子地图功能(电子地图分层显示或局部放大等)，针对学校的具体情况实现人性化的分级管理。

(3)能够通过手动、自动等方式对报警系统进行布撤防，其中自动方式具有多个时间段的设置功能，如当确定考试时间后，设置考试时间段内启用报警功能，以免发生不必要的报警动作。

(4)具有对历史报警事件的记录和查询功能，便于进行对学校违纪行为的精确查找。

3.3 信息发布

信息发布系统是校园宣传教育和资讯传播的媒介，如会议通知、讲座介绍、同学先进事迹、放假通知等校园信息。数字化教育统一视频服务平台采用分散控制、集中管理的架构方式，因而可使系统的信息发布即时性增强，而且管理方式多样、方便，工作站、服务器和发布终端可以设置在网络中的任意位置，如图4所示。

在学校入口处、扶梯、电梯厅等公共区域，通过数字化教育统一视频服务平台管理的信息发布显示终端(包括触摸查询机、投影机、LED屏、等离子屏、多媒体显示屏、电视机等)可以将重要新闻、即时信息、临时通知统一发布。针对校园信息发布的特征，校园管理人员可以将不同区域的终端点位分组，例如教学楼区、运动场区、走廊区等，然后针对不同的区域发送不同的信息，同时信息发布的内容也可以按照时间进行设置，即实现对某个区域的某个屏幕在某一时间进行精确的设置播放内容，以达到校园信息按需发布、灵活管理的目的。

图4 统一视频信息发布模块

另外，为了实现校园信息与校内外人员间的互动，在学区主要入口、扶梯两侧等区域，可以设立无人职守的咨询台，当教师、学生或者家长需要互动时，可以查询或接收相关的学校信息或学习资料，甚至可以通过咨询台的屏幕启动高清双向视频服务，与教师或教务人员进行双向视频通讯，校方以此提供面对面咨询服务或提供相关的咨询视频资料、信息资料等。

3.4 视频会议

在校园教务工作的很多场合，参加会议的代表往往因为教学任务紧张或身处异地，没有时间或空间去同一个会议室参与会议。视频会议系统可以解决这一矛盾，同时在利用视频会议来进行问题研究、方案制定时可以随时方便地增加与会代表。视频会议模块如图5所示。

图5 统一视频会议模块

在视频会议实现的过程中，召集会议人在会议室通过视频会议智能终端的电话本选择要召集的会场并申请主席主持会议，主席方在会议过程中可以任意选择参会方，收看所选参会方的会场情况。主会场的电视墙上可同时输出多路分会场的视频信息，当电视墙可显示的视频路数小于参会人员路数时，可在电视墙上按预定的时间间隔对各分会场情况进行轮巡显示。在视频会议过程中，各校方教师之间也可根据讨论需要，随时进行一对一的可视通信。

4 结语

学校教学管理是一项涉及环节多，任务繁重而细致的工作。针对地域和教育水平的差异，实现优质教师资源、课件资源的共享是推进现代化教育的有效方式和手段。统一视频技术在学校的应用过程中，将视频会议、视频监控、信息发布等各种服务的视频、语音、图片、文字、通信、数据等整合在一个系统平台，通过电视或电脑实现高品质视频播放，同时可与其他学校、培训机构、家庭等单元平台化互联，进行高品质的实时双向互动、共享资源，实现校园内部的高效教学与管理和远程各方之间的即时教学与沟通，从而提高教育的整体水平。

［1］ 陀健.视频服务平台服务端的设计与实现［D］.广州:华南理工大学，2013.

［2］ 孙海龙，陈琪，肖建红，等.基于视联网技术的数字化医院统一视频服务平台在医疗建筑中的应用［J］.智能建筑电气技术，2015，9(3):101-103.

［3］ 郭佳.面向多数型终端的视频服务平台的设计与实现［D］.北京:北京邮电大学，2013.